刘璐:基于IMM模型提高玉米秸秆纤维素水解反应效率的机制研究论文

刘璐:基于IMM模型提高玉米秸秆纤维素水解反应效率的机制研究论文

本文主要研究内容

作者刘璐(2019)在《基于IMM模型提高玉米秸秆纤维素水解反应效率的机制研究》一文中研究指出:玉米秸秆(CS)生物转化合成生物燃料分为四个步骤:预处理、糖化、发酵和生物精炼。其中预处理和糖化反应是生物转化合成乙醇的关键加工步骤。预处理的主要目的是降解阻碍纤维素酶和纤维素接触的木质素屏障,破坏纤维素的晶体结构,即降低纤维素的结晶度和聚合度(DP),增加纤维素酶和纤维素的可接触表面积。本论文利用the Impeded Michaelis Model(IMM)给出了酶的起始活性和可接近度参数(Kobs,0)和酶活性逐渐损失率(Ki)两个参数,探索了不同预处理方法对玉米秸秆残渣糖化反应的作用机制;研究了不同反应条件对纤维素糖化反应的动力学模型参数的影响;分析了表面活性剂对3种纤维素酶活的影响及其作用机制。研究得到的主要结论如下:(1)SE-NaOH预处理的CS糖化后提高Ytrs约106.57%。蒸汽爆破预处理中,Ytrs和SE压力呈指数相关,压力对Ytrs的影响极大。压力越高,Ytrs越高。根据IMM模型,扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)给出的数据,化学和SE结合预处理主要通过去除木质素和破坏纤维素的晶体结构来增加Ytrs。随着CrI的增加,Ytrs呈指数增加,与Clignin呈负相关。SE-NaOH预处理除去大部分木质素并破坏纤维素的晶体结构。(2)获得最大糖得率的反应条件为pH 4.0,温度47.4oC,纤维素酶浓度3%和底物浓度5%。在最优条件下,最大Ytrs为67.64%,与实验所获得最大糖得率的58.01%接近;温度和pH主要通过改变无效酶系数影响糖得率,而酶浓度和底物浓度主要改变酶对底物的可接性作用于糖得率;底物浓度与pH对糖得率影响最显著。并进行了糖得率与动力学各参数之间的回归线性分析,得到相关性大于0.9的结果。在试验条件下,Ytrs与Kobs,0正相关,与Ki负相关。(3)添加鼠李糖脂,在最佳浓度为0.12%,可获得最大糖得率75.60%;SDS在低浓度0.02%对糖化反应有促进作用,糖得率为71.61%;甘氨酸对酶解反应具有显著降低的作用;甜菜碱与Tween 80作用相近,糖得率在65%左右。表面活性剂与木质素之间通过氢键和疏水性相互作用来降低木质素对纤维素酶的非反应吸附,稳定纤维素酶的活力。鼠李糖脂对减少非反应酶的作用最佳,具有最小Ki(0.0503 h-1);高浓度的SDS会造成更多的非反应酶吸附,酶解效率最低。(4)不同的表面活性剂保护的酶也不同。在糖化反应后期随着纤维素酶的消耗,Tween 80对内切β-葡聚糖酶具有促进作用;鼠李糖脂对外切β-葡聚糖酶的活力有明显提高表现;低浓度的阴离子表面活性剂,例如甘氨酸,SDS,有利于提高β-葡萄糖苷酶的酶活。

Abstract

yu mi jie gan (CS)sheng wu zhuai hua ge cheng sheng wu ran liao fen wei si ge bu zhou :yu chu li 、tang hua 、fa jiao he sheng wu jing lian 。ji zhong yu chu li he tang hua fan ying shi sheng wu zhuai hua ge cheng yi chun de guan jian jia gong bu zhou 。yu chu li de zhu yao mu de shi jiang jie zu ai qian wei su mei he qian wei su jie chu de mu zhi su bing zhang ,po huai qian wei su de jing ti jie gou ,ji jiang di qian wei su de jie jing du he ju ge du (DP),zeng jia qian wei su mei he qian wei su de ke jie chu biao mian ji 。ben lun wen li yong the Impeded Michaelis Model(IMM)gei chu le mei de qi shi huo xing he ke jie jin du can shu (Kobs,0)he mei huo xing zhu jian sun shi lv (Ki)liang ge can shu ,tan suo le bu tong yu chu li fang fa dui yu mi jie gan can zha tang hua fan ying de zuo yong ji zhi ;yan jiu le bu tong fan ying tiao jian dui qian wei su tang hua fan ying de dong li xue mo xing can shu de ying xiang ;fen xi le biao mian huo xing ji dui 3chong qian wei su mei huo de ying xiang ji ji zuo yong ji zhi 。yan jiu de dao de zhu yao jie lun ru xia :(1)SE-NaOHyu chu li de CStang hua hou di gao Ytrsyao 106.57%。zheng qi bao po yu chu li zhong ,Ytrshe SEya li cheng zhi shu xiang guan ,ya li dui Ytrsde ying xiang ji da 。ya li yue gao ,Ytrsyue gao 。gen ju IMMmo xing ,sao miao dian zi xian wei jing (SEM),Xshe xian yan she (XRD)he fu li xie bian huan gong wai guang pu (FTIR)gei chu de shu ju ,hua xue he SEjie ge yu chu li zhu yao tong guo qu chu mu zhi su he po huai qian wei su de jing ti jie gou lai zeng jia Ytrs。sui zhao CrIde zeng jia ,Ytrscheng zhi shu zeng jia ,yu Clignincheng fu xiang guan 。SE-NaOHyu chu li chu qu da bu fen mu zhi su bing po huai qian wei su de jing ti jie gou 。(2)huo de zui da tang de lv de fan ying tiao jian wei pH 4.0,wen du 47.4oC,qian wei su mei nong du 3%he de wu nong du 5%。zai zui you tiao jian xia ,zui da Ytrswei 67.64%,yu shi yan suo huo de zui da tang de lv de 58.01%jie jin ;wen du he pHzhu yao tong guo gai bian mo xiao mei ji shu ying xiang tang de lv ,er mei nong du he de wu nong du zhu yao gai bian mei dui de wu de ke jie xing zuo yong yu tang de lv ;de wu nong du yu pHdui tang de lv ying xiang zui xian zhe 。bing jin hang le tang de lv yu dong li xue ge can shu zhi jian de hui gui xian xing fen xi ,de dao xiang guan xing da yu 0.9de jie guo 。zai shi yan tiao jian xia ,Ytrsyu Kobs,0zheng xiang guan ,yu Kifu xiang guan 。(3)tian jia shu li tang zhi ,zai zui jia nong du wei 0.12%,ke huo de zui da tang de lv 75.60%;SDSzai di nong du 0.02%dui tang hua fan ying you cu jin zuo yong ,tang de lv wei 71.61%;gan an suan dui mei jie fan ying ju you xian zhe jiang di de zuo yong ;tian cai jian yu Tween 80zuo yong xiang jin ,tang de lv zai 65%zuo you 。biao mian huo xing ji yu mu zhi su zhi jian tong guo qing jian he shu shui xing xiang hu zuo yong lai jiang di mu zhi su dui qian wei su mei de fei fan ying xi fu ,wen ding qian wei su mei de huo li 。shu li tang zhi dui jian shao fei fan ying mei de zuo yong zui jia ,ju you zui xiao Ki(0.0503 h-1);gao nong du de SDShui zao cheng geng duo de fei fan ying mei xi fu ,mei jie xiao lv zui di 。(4)bu tong de biao mian huo xing ji bao hu de mei ye bu tong 。zai tang hua fan ying hou ji sui zhao qian wei su mei de xiao hao ,Tween 80dui nei qie β-pu ju tang mei ju you cu jin zuo yong ;shu li tang zhi dui wai qie β-pu ju tang mei de huo li you ming xian di gao biao xian ;di nong du de yin li zi biao mian huo xing ji ,li ru gan an suan ,SDS,you li yu di gao β-pu tao tang gan mei de mei huo 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自江苏大学的刘璐,发表于刊物江苏大学2019-09-19论文,是一篇关于预处理论文,糖化作用论文,纤维素酶论文,表面活性剂论文,江苏大学2019-09-19论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自江苏大学2019-09-19论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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